CN103134751B - 金属腐蚀检测与评定的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属腐蚀检测与评定方法，该方法使用真彩共聚焦显微镜观察试样腐蚀部位的形貌，并对腐蚀微孔的深度进行统计性测量；对所采集到的金属腐蚀形貌信息和腐蚀微孔深度数据进行分析，从而对金属的局部腐蚀情况做出评定。本发明特别适合对金属腐蚀发展初期的腐蚀状况进行检测和评定，对金属抵抗局部腐蚀的能力进行评价，对金属腐蚀表面形貌的演化过程进行研究。本发明的方法简单易行，能够直观形象地表征金属的腐蚀状况。
Description
技术领域
本发明特别涉及一种金属腐蚀检测与评定的方法，适用于金属表面腐蚀形貌的观察和腐蚀坑深度的测量，尤其适于对金属腐蚀发展初期的腐蚀状况进行检测和评定，对金属抵抗局部腐蚀的能力进行评价，对金属腐蚀表面形貌的演化过程进行研究，属于金属材料性能检测技术领域。
背景技术
全世界每年发生腐蚀的钢材占钢材年产量的30％，大约10％变为铁锈，严重消耗了极为宝贵和有限的资源，我国每年因腐蚀造成的经济损失约占GDP的4％。同时，发生腐蚀后，金属材料强度和寿命明显降低。在现代工程结构中，金属材料在高温、高压、多相电流等作用下腐蚀现象更加严重，化学工业、石油化工、农药等工业中，由于金属腐蚀造成的爆炸、火灾、有毒气体泄漏等灾难严重污染了环境，危害着人民的健康。因此，研究金属腐蚀，与防止环境污染、保护人民的生命健康息息相关。
为了提高金属的耐腐蚀性能，需要对金属的腐蚀状况和腐蚀发展情况进研究，试样腐蚀后的检测和评定尤其重要。金属材料表面腐蚀坑的数量，形状和最大深度及其随腐蚀环境和时间的变化是表征材料腐蚀现象的重要依据之一，但目前腐蚀坑的检测和评定方法远远落后于腐蚀研究的需要。
目前主要的检测评定方法有：表观法，即观察试样腐蚀面积；失重法，统计腐蚀前后试样质量差；力学性能检测法，检测试样腐蚀前后抗拉强度和伸长率的变化；电性能检测，测量腐蚀前后试样表观电导率的变化；金相法，利用金相显微镜对腐蚀表面形貌进行观察。以上方法各有偏重，而对于金属材料表面腐蚀坑的数量、形貌、深度等尚未见有直观有效的表征方法，而这些信息又是评判金属材料腐蚀的重要依据。目前能够检测腐蚀坑的方法主要有金相显微镜观察和X射线斜透射测量技术。采用金相观察，无法同时清晰地呈现出腐蚀坑形貌、深度等信息；而腐蚀坑深度测量的技术远远落后于研究工作的需求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种金属腐蚀检测与评定方法。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种金属腐蚀检测与评定方法，其特征在于，该方法为：
(1)将金属腐蚀试样于含有缓蚀剂的盐酸溶液进行超声清洗，去除腐蚀试样表层的氧化皮，之后以无水乙醇对腐蚀试样进行清洗并干燥；
(2)以真彩共聚焦显微镜观察经步骤(1)处理后的腐蚀试样，获取腐蚀部位的三维形貌图和深度信息图，直观表征腐蚀坑分布情况；
(3)以真彩共聚焦截线法获取腐蚀坑深度和宽度信息，并对深度和宽度进行统计；
(4)对所采集到的腐蚀试样表面腐蚀形貌信息以及腐蚀坑深度和/或宽度数据进行分析，使用腐蚀坑深度和面积等信息评价金属腐蚀情况。
前述缓蚀剂可用浓度为0.5g/L的二邻甲苯硫脲或六次甲基四胺。
本发明方法中主要采用真彩共聚焦技术对金属表面腐蚀进行检测与评定。其中，真彩共聚焦显微镜是利用氙灯的真色彩可还原试样的原色，通过针孔成像，挡掉不在聚焦平面的杂散光，该显微镜的分辨力(X，Y方向)较普通显微镜提高约40％，同时通过扫描可以得到Z方向的信息，且Z方向扫描步长最小20nm，最大几毫米，扫描深度15mm。与粗糙仪相比，真彩共聚焦显微镜测量腐蚀坑深度是一种非接触测量，对样品表面没有任何的污染和损坏。因此，本发明特别适合对金属腐蚀发展初期的腐蚀状况进行检测和评定，对金属抵抗局部腐蚀的能力进行评价，对金属腐蚀表面形貌的演化过程进行研究。
附图说明
图1是本发明一较佳实施方式中P、A、B、C钢四组试样增重与腐蚀时间的关系曲线图；
图2是本发明一较佳实施方式中P、A、B、C钢四组试样腐蚀坑深度与腐蚀时间的关系曲线图。
具体实施方式
以下结合一较佳实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
首先，对4组化学成分的样品(编号分别为P、A、B和C钢，成分组成见表1)进行盐雾腐蚀实验。样品尺寸为Φ3.8cm×0.25cm(JB6074)，采用5％(wt.％)NaCl中性盐雾，环境温度为35℃，每组样品腐蚀时间分别为24、96和168小时。腐蚀168小时后，肉眼观察试样表面氧化情况，P钢和C钢氧化最严重，试样表面全部被氧化，A钢和B钢试样表面只发生部分氧化，其中A钢试样氧化最轻。不同时间试样增重情况如图1所示。将试样放入超声波清洗仪中采用加入缓蚀剂的盐酸溶液(0.5g六次甲基四胺+1L的2mol/L盐酸中)对腐蚀试样进行清洗，以去除金属表层的氧化皮，用无水乙醇对样品进行清洗，干燥后使用真彩共聚焦显微镜进行观察。真彩共聚焦得到的表面深度信息图和三维形貌图说明，P钢和C钢试样表面腐蚀坑面积和深度都明显大于A钢和B钢。采用真彩共聚焦观察样品时，每个样品选择不少于5个视场(位置分散)，每个视场选择20条截线，统计每条截线上最深腐蚀坑的深度数据，最后取平均值。4组样品不同腐蚀时间的样品腐蚀坑深度平均值如图2所示。腐蚀试样增重情况是P钢＞C钢＞B钢＞C钢，腐蚀坑深度也是P钢＞C钢＞B钢＞C钢，使用真彩共聚焦显微镜的腐蚀坑统计法与增重法一致，而且真彩共聚焦图像和数据等信息更加详尽与直观，更能准确地反映局部腐蚀程度和腐蚀微孔深度，是一种简便有效的腐蚀损伤评定方法。
本发明的金属腐蚀检测与评定方法简单易行，能够直观形象地表征金属的腐蚀状况。特别适和对金属腐蚀发展初期的腐蚀状况进行检测和评定，对金属抵抗局部腐蚀的能力进行评价，对金属腐蚀表面形貌的演化过程进行研究。
表1实验样品化成组成(wt.％)
Claims (1)
1.一种金属腐蚀检测与评定方法，其特征在于，用于对C、Si、Mn的质量百分比分别为0.20～0.25％、0.40～0.60％、1.20～1.60％的钢材进行中性盐雾腐蚀评定，所述中性盐雾为质量分数为5％的NaCl盐雾，该方法为：
(1)将金属腐蚀试样于清洗液中进行超声清洗，所述清洗液为含有缓蚀剂的盐酸溶液，直至去除腐蚀试样表层的氧化皮，而后以无水乙醇对腐蚀试样进行清洗并干燥；
(2)以真彩共聚焦显微镜观察经步骤(1)处理后的腐蚀试样，获取腐蚀部位的三维形貌图和深度信息图，直观表征腐蚀坑分布情况；
(3)以真彩共聚焦截线法获取腐蚀坑深度和宽度信息，并对深度和宽度进行统计；
(4)对所采集到的腐蚀试样表面腐蚀形貌信息以及腐蚀坑深度和/或宽度数据进行分析，并至少使用腐蚀坑深度和/或面积信息评价金属腐蚀情况；
其中，所述清洗液为0.5g的六次甲基四胺溶于1L的2mol/L盐酸中；
以真彩共聚焦截线法获取腐蚀坑深度信息并对深度进行统计的具体过程为：每个样品选择不少于5个视场，位置分散，每个视场选择20条截线，统计每条截线上最深腐蚀坑的深度数据，最后取平均值。
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